Question

6．我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献．以NaCl、NH₃、CO₂等为原料先制得NaHCO₃，进而生产出纯碱．有关反应的化学方程式为：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃； NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl；2NaHCO₃=Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O．
Ⅰ．原理分析
碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是c．
a．碳酸氢钠难溶于水
b．碳酸氢钠受热易分解
c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，在溶液中首先结晶析出
Ⅱ．实验探究
（1）一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示（图中夹持、固定用的仪器未画出）．

回答下列有关问题：
a．乙装置中的试剂是饱和碳酸氢钠溶液；
b．丁装置中稀硫酸的作用是吸收未反应的NH₃；
c．实验结束后，分离出NaHCO₃晶体的操作是过滤（填分离操作的名称）．
（2）另一位同学用图中戊装置（其他装置未画出）进行实验．
a．实验时，须先从a管通入NH₃气体，再从b管中通入CO₂气体．
b．有同学建议在戊装置的b导管下端连接己装置，理由是增大气体与溶液接触面积，提高CO₂吸收率．
（3）请再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法：往烧碱溶液中通入过量CO₂（或往饱和Na₂CO₃溶液中通入CO₂过量等）．

Answer 1

分析 工业上侯氏制碱法是在饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳，由于氨气在水中的溶解度大，所以先通入氨气，通入足量的氨气后再通入二氧化碳，生成了碳酸氢钠，由于碳酸氢钠的溶解度较小，所以溶液中有碳酸氢钠晶体析出，将碳酸氢钠晶体加热后得纯碱碳酸钠，
Ⅰ．依据题干中信息碳酸氢钠溶解度相对较小分析，所以在饱和食盐不通入氨气和二氧化碳后，碳酸氢钠晶体会析出；
（Ⅱ）（1）a．盐酸是易挥发性酸，在制取二氧化碳时常会含有氯化氢气体，要除去氯化氢可以用饱和碳酸氢钠溶液，盐酸与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，且二氧化碳在碳酸氢钠溶液中溶解度很小，据此答题；
b．实验过程中氨气可能有剩余，稀硫酸能吸收氨气；
c．分离固体与液体采用过滤的方法；
（2）a．根据氨气易溶于水，从制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水分析解答；
b．根据图可知，装置改动后反应物的接触面积变大，提高了二氧化碳的吸收率；
（3）氢氧化钠溶液里通入过量CO2生成碳酸氢钠．

解答 解：工业上侯氏制碱法是在饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳，由于氨气在水中的溶解度大，所以先通入氨气，通入足量的氨气后再通入二氧化碳，生成了碳酸氢钠，由于碳酸氢钠的溶解度较小，所以溶液中有碳酸氢钠晶体析出，将碳酸氢钠晶体加热后得纯碱碳酸钠，
Ⅰ．a．碳酸氢钠易溶于水，故错误；
b．碳酸氢钠受热易分解，与其在溶液中首先结晶析出无关，故错误；
c．碳酸氢钠的溶解度相对于氯化铵来说碳酸氢钠的溶解度更小一些，所以在溶液中首先结晶析出，故正确；
故选c；
Ⅱ．（1）a．用盐酸制取二氧化碳时，因盐酸易挥发，所以，二氧化碳中常会含有氯化氢气体，碳酸氢钠能与盐酸反应不与二氧化碳反应，所以通过碳酸氢钠的溶液是可以除掉二氧化碳气体中的氯化氢气体，
故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；
b．实验过程中氨气可能有剩余，而稀硫酸能与氨气反应，所以稀硫酸的作用是吸收末反应的NH₃，
故答案为：吸收未反应的NH₃；
c．分离出NaHCO₃晶体的操作是分离固体与液体，常采用的实验操作是过滤操作，
故答案为：过滤；
（2）a．制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水，氨气极易溶于水，二氧化碳能溶于水，所以应先通入氨气，所以a端通入，从而保证了从b通入二氧化碳时，二氧化碳被充分反应，
故答案为：a；NH₃；b；CO₂；
b．装置改动后反应物的二氧化碳与溶液的接触面积变大，提高了二氧化碳的吸收率，
故答案为：增大气体与溶液接触面积，提高CO₂吸收率；
（3）碳酸钠溶液里通过量的CO₂能生成碳酸氢钠，在烧碱溶液里通入过量CO₂也能生成碳酸氢钠，故答案为：往烧碱溶液中通入过量CO₂（或往饱和Na₂CO₃溶液中通入CO₂过量等）．

点评 本题主要考查“侯氏制碱法”的反应原理、设计制备实验的设计，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，注意把握实验原理以及物质的性质，难度中等题．